Linux防火墙介绍
摘  要:  本文介绍了LINUX下常用的防火墙规则配置软件Iptables；从实现原理、配置方法以及功能特点的角度描述了LINUX防火墙的功能
关键字:  LINUX防火墙  Iptables  Ipchains  包过滤 
一  前言:
 Linux 为增加系统安全性提供了防火墙保护。防火墙存在于你的计算机和网络之间，用来判定网络中的远程用户有权访问你的计算机上的哪些资源。一个正确配置的防火墙可以极大地增加你的系统安全性。防火墙作为网络安全措施中的一个重要组成部分，一直受到人们的普遍关注。LINUX是这几年一款异军突起的操作系统，以其公开的源代码、强大稳定的网络功能和大量的免费资源受到业界的普遍赞扬。LINUX防火墙其实是操作系统本身所自带的一个功能模块。通过安装特定的防火墙内核，LINUX操作系统会对接收到的数据包按一定的策略进行处理。而用户所要做的，就是使用特定的配置软件（如iptables）去定制适合自己的“数据包处理策略”。
二  防火墙 包过滤：对数据包进行过滤可以说是任何防火墙所具备的最基本的功能，而LINUX防火墙本身从某个角度也可以说是一种“包过滤防火墙”。在LINUX防火墙中，操作系统内核对到来的每一个数据包进行检查，从它们的包头中提取出所需要的信息，如源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号等，再与已建立的防火规则逐条进行比较，并执行所匹配规则的策略，或执行默认策略。 值得注意的是，在制定防火墙过滤规则时通常有两个基本的策略方法可供选择：一个是默认允许一切，即在接受所有数据包的基础上明确地禁止那些特殊的、不希望收到的数据包；还有一个策略就是默认禁止一切，即首先禁止所有的数据包通过，然后再根据所希望提供的服务去一项项允许需要的数据包通过。一般说来，前者使启动和运行防火墙变得更加容易，但却更容易为自己留下安全隐患。通过在防火墙外部接口处对进来的数据包进行过滤，可以有效地阻止绝大多数有意或无意地网络攻击，同时，对发出的数据包进行限制，可以明确地指定内部网中哪些主机可以访问互联网，哪些主机只能享用哪些服务或登陆哪些站点，从而实现对内部主机的管理。可以说，在对一些小型内部局域网进行安全保护和网络管理时，包过滤确实是一种简单而有效的手段。
代理：LINUX防火墙的代理功能是通过安装相应的代理软件实现的。它使那些不具备公共IP的内部主机也能访问互联网，并且很好地屏蔽了内部网，从而有效保障了内部主机的安全。
IP伪装：IP伪装（IP Masquerade）是LINUX操作系统自带的又一个重要功能。通过在系统内核增添相应的伪装模块，内核可以自动地对经过的数据包进行“伪装”，即修改包头中的源目的IP信息，以使外部主机误认为该包是由防火墙主机发出来的。这样做，可以有效解决使用内部保留IP的主机不能访问互联网的问题，同时屏蔽了内部局域网。
Linux下的包过滤防火墙管理工具:
在2.0的内核中,采用ipfwadm来操作内核包过滤规则。
在2.2的内核中,采用ipchains来控制内核包过滤规则。
在2.4的内核中,采用一个全新的内核包过滤管理工具——iptables。
包过滤防火墙的工作原理:
使用过滤器。数据包过滤用在内部主机和外部主机之间，过滤系统是一台路由器或是一台主机。过滤系统根据过滤规则原则来决定是否让数据包通过。
过滤的实现。数据包过滤一般使用过滤路由器来实现，这种路由器与普通的路由器有所不同。

包过滤防火墙的工作层次：
应用层  应用层 
传输层  传输层 
网络层 数据 路由器 数据 网络层 
数据链路层  数据链路层  数据链路层 
物理层  物理层  物理层 
包过滤器操作的基本过程：

包过滤技术的优缺点
优点：
对于一个小型的、不太复杂的站点，包过滤比较容易实现。
因为过滤路由器工作在IP层和TCP层，所以处理包的速度比代理服务器快。
过滤路由器为用户提供了一种透明的服务，用户不需要改变客户端的任何应用程序，也不需要用户学习任何新的东西。
过滤路由器在价格上一般比代理服务器便宜。
缺点：
一些包过滤网关不支持有效的用户认证。
规则表很快会变得很大而且复杂，规则很难测试。随着表的增大和复杂性的增加，规则结构出现漏洞的可能性也会增加。
这种防火墙最大的缺陷是它依赖一个单一的部件来保护系统。
在一般情况下，如果外部用户被允许访问内部主机，则他就可以访问内部网上的任何主机。
包过滤防火墙只能阻止一种类型的IP欺骗，即外部主机伪装内部主机的IP，对于外部主机伪装外部主机的IP欺骗却不可能被阻止，而且它不能防止DNS欺骗。
在Linux系统上，支持包过滤的核心中有三个规则列表，这些列表称为防火墙链。三个链分别称为输入链、输出链和转发链。当一个包通过以太网卡进来后，核心使用输入链决定该包的取舍。如果该包没有被丢弃，则核心要决定下面将向哪里发送包，称为包的路由。如果要发给另一个机器，核心通过转发链来决定。最后，在包要被发出之前，核心通过输出链来做决定。一个链是一些规则的列表。每个规则规定：如果包的包头与规则相匹配，那么对包进行相应的处理。如果该规则与包不匹配，则引入链中的下一个规则。最后，如果没有要引入的规则，核心根据内置链策略决定如何做。在一个有安全意识的系统中，该规则通常告诉核心将包拒绝或丢弃。
在这先介绍Ipchains,之后再介绍Iptables。
Ipchains：
Ipchains 经常使用的命令行格式如下：Ipchains –A chain [–i interface] [–p protocol] [[!] -y][–s source-ip [port]] [-d destination-ip [port]] –j policy [-l]对各选项的说明如下表：-A <chain>      添加一规则到链尾。chain可为input、output、forward。-i <interface>  指定本规则适用的网络接口。通常有eth0、eth1、lo等。-p <protocol>   指定本规则适用的IP协议，如tcp、udp、icmp等。[!] –y         -y表明tcp握手中的连接请求标志位SYN; ! –y 表示对该请求的响应。-s src-ip [port]   指明数据包的源IP地址，port表示本规则适用的端口号。-d dst-ip [port]   指明数据包的目的IP地址及端口号。-j policy

; 指定本规则对匹配数据包的处理策略：ACCEPT、DENY或REJECT。-l            在系统日志/var/log/messages中记录与该规则匹配的数据包。
#ipchains –A input –s 201.202.203.58/32 www –p tcp –j DENY地址201.202.203.58送到www（HTTP）端口的任何TCP包都将被屏蔽。先创建一个名为check的新链，然后再把所有发送到输入链的包送到check链：#ipchains –N check#ipchains –A check –s 201.202.203.0/24 –j ACCEPT#ipchains –A check –s !201.202.203.0/24 –j DENY#ipchains –A input –j check系统会接受（只会接受）从201.202.203.0发送的所有软件包，式中感叹号（！）代表的意思是“非”，匹配“非201.202.203.0端口”。禁止telnet（端口23）连接：#ipchains –I forward –s 0.0.0.0 23 –j DENY
Iptables的规则要素：
指定表（table）
指定操作命令（command）
指定链（chains）
指定规则匹配器（matcher）
指定目标动作（target）
表。Iptables从其使用的3个表而得名，分别是filter、nat和mangle。对于包过滤防火墙只使用filter表。表filter是默认的表。
操作命令。包括添加、删除、更新等。
链。对于包过滤防火墙可操作filter表中的INPUT链、OUTPUT链和FORWARD链。也可以操作由用户自己定义的自定义链。
规则匹配器。可以指定各种规则匹配，如IP地址、端口、包类型等。
目标动作。当规则匹配一个包时，真正要执行的任务用目标标识。最常用的内置目标分别是：
ACCEPT表示允许包通过。
DROP表示被丢弃。
REJECT表示拒绝包，丢弃包的同时给发送者发送没有接受的通知。
LOG表示包的有关信息被记录入日志。
TOS表示改写包的ToS的值。
Iptables的语法通常可以简化为：iptables[-t table]CMD[chain][rule-matcher][-j target]其中：table为表名，CMD为操作命令，chain为链名，rule-matcher为规则匹配器，target为目标动作。
操作命令：
-A 或—append  在所选链的链尾加入一条或多条规则-D 或—delete  从所选链中删除一条或多条匹配的规则-R 或—replace 在所选链中替换一条匹配的规则-I 或—insert  以给出的规则号在所选链中插入一条或多条规则。如果规则号是1，插入的规则在链的头部-L 或—list  列出指定链的所有规则。如果没有指定链，将列出所有链中的所有规则-F 或—flush  清除指定链和表中的所有规则。假如不指定链，那么所有链都将被清空-N 或—new-chain 以给定的名字创建一条新的用户自定义链。不能与已有的链同名-X 或—delete-chain 删除指定的用户定义链，必须保证链中的规则都不在使用时才能删除链。若没有指定链，则删除所有的用户链-P 或—policy  为永远链指定默认规则（内置链策略）。用户定义链没有缺省规则也是规则链中的最后一条规则，用-L命令显时它在第一行显示-C 或—check  检查给定的包是否与指定链的规则相匹配-Z 或—zero  将指定链中所有的包字节记数器清零
规则匹配器：
-P，[！]protocol  指定要匹配的协议，可以是tcp、udp、icmp、all。协议名前缀“！”为逻辑非，表示除去该协议之外的所有协议。-s[！]address[/mask] 根据源地址或地址范围确定是否允许或拒绝数据包通过过滤器--sport[！]port[：port] 指定匹配规则的源端口或端口范围。可以用端口好，也可以用/etc/services文件中的文字-d[！]address[/mask] 根据目的地址或地址范围确定是否允许或拒绝数据包通过过滤器--dport[！]port[：port] 指定匹配规则的目的端口或端口范围。可以用端口号，也可以用/etc/services文件中的名字--icmp-type[1]typename  指定匹配规则的ICMP信息类型（可以使用iptables –p icmp –h 查看有效的icmp类型名）
Iptables软件包提供了两个命令分别用于保存和恢复规则集。可以使用命令转储在内存中的内核规则集。其中/etc/sysconfig/iptables是iptables守护进程调用的默认规则集文件：#/sbin/iptables-save>/etc/sysconfig/iptables要恢复原来的规则库，需使用命令：#/sbin/iptables-restore</etc/sysconfog/iptables为了使用得用iptables命令配置的规则在下次启动机器时还能被使用，有两种方法。
使用iptables得启动脚本实现。Iptables的启动脚本/etc/rc.d/init.d/iptables每次启动时都使用/etc/sysconfig/iptables所提供的规则进行规则恢复，并可以使用命令保存规则：#service iptables save
在自定义脚本中用iptables命令直接创建规则集。可以直接用iptables命令编写一个规则脚本，并在启动时执行这个脚本。若规则脚本的文件名为/etc/fw/rules，则可以在启动脚本/etc/rc.d/rc.local中加入的代码：if[-x /etc/fw/rules];then /etc/fw/rules;fi;如果使用此种方式，建议使用ntsysv命令关闭系统的iptables守护进程。

建立包过滤防火墙

　　这个网络结构假设内部网有有效的Internet地址。为了将内部网段198.168.80.0/24与Internet隔离，在内部网络和 Internet之间使用了包过滤防火墙。防火墙的网接口是eth1(198.168.80.254),防火墙的Internet接口是eth0 (198.199.37.254)。加外，内网中有3台服务器对外提供服务。分别为：
WWW服务器：IP地址为198.168.80.251
FTP服务器：IP地址为198.168.80.252
E-mail服务器：IP地址为198.168.80.253
防火墙的建立过程
#!/sbin/bash在屏幕上显示信息:echo "Starting iptables rules..."#开启内核转发功能echo "1">;/proc/sys/net/

ipv4/ip_forward#定义变量IPT=/sbin/iptablesWWW-SERVER=198.168.80.251FTP-SERVER=198.168.80.252EMAIL-SERVER=198.168.80.253IP_RANGE="198.168.80.0/24"#刷新所有的链的规则$IPT –F#首先禁止转发任何包，然后再一步步设置允许通过的包#所以首先设置防火墙FORWARD链的策略为DROP$IPT -P FORWARD DROP#下面设置关于服务器的包过滤规则#由于服务器/客户机交互是双向的，所以不仅仅要设置数据包#出去的规则，还要设置数据包返回的规则
(1)WWW服务服务端口为80，采用tcp或udp协议规则为eth0=>;允许目的为内部网WWW服务器的包$IPT -A FORWARD -p tcp -d $WWW-SERVER-dport www -i eth0 -j ACCEPT(2)FTP服务服务端口为21，数据端口20FTP的传输模式有主动和被动之分，FTP服务采用tcp协议规则为：eth0=>;仅允许目的为内部网ftp服务器的包$IPT -A FORWARD -p tcp -d $FTP-SERVER -dport ftp -i eth0 -j ACCEPT(3)EMAIL服务包含两个协议，一个是smtp,另一个是pop3出于安全性考虑，通常只提供对内的pop3服务所以在这里我们只考虑对smtp的安全性问题smtp端口为25，采用tcp协议规则为etho=>;仅允许目的为E-mail服务器的smtp请求$IPT -A FORWARD -p tcp -d $EMAIL-SERVER-dport smtp -i eth0 -j ACCEPT
 下面设置针对Internet客户的过滤规则:
本例中防火墙位于网关的位置，所以主要是防止来自Internet的攻击不能防止来自Intranet的攻击假如网络中的服务器都是基于Linux的，也可以在每一部服务器上设置相关的过滤规则来防止来自Internet的攻击
对于Internet对Intranet客户的返回包，定义如下规则:(1)允许Intranet客户采用被动模式访问Internet的FTP服务器$IPT -A FORWARD -p tcp -s 0/0 --sport ftp-data -d $IP_RANGE -i eth0 -j ACCEPT(2)接收来自Internet的非连接请求tcp包$IPT -A FORWARD -p tcp -d 198.168.80.0/24 ! --syn -i eth0 -j ACCEPT(3)接收所有udp包，主要是针对oicq等使用udp的服务$IPT -A FORWARD -p udp -d 198.168.80.0/24 -i eth0 -j ACCEPT
然后接受来自整个Intranet的数据包过滤，我们定义如下规则$IPT -A FORWARD -s 198.168.80.0/24 -i eth1 -j ACCEPT处理ip碎片接受所有的ip碎片，但采用limit匹配扩展对其单位时间可以通过的ip碎片数量进行限制，以防止ip碎片攻击$IPT -A FORWARD -f -m limit-limit 100/s-limit-burst 100 -j ACCEPT说明：对不管来自哪里的ip碎片都进行限制，允许每秒通过100个ip碎片该限制触发的条件是100个ip碎片设置icmp包过滤ipmp包通常用于网络测试等，故允许所有的icmp包通过但是黑客常常采用icmp进行攻击，如ping of death等所以我们采用limit匹配扩展加以限制$IPT -A FORWARD -p icmp -m limit-limit 1/s-limit-burst 10 -j ACCEPT说明：对不管来自哪里的icmp包都进行限制，允许每秒通过一个包该限制触发的条件是10个包
三 结束语：
 对防火墙的不当配置可能造成安全漏洞。如处理TCP分段时，Ipchains需要查看包头中的源端口、目的端口、ICMP代码或“TCP SYN”标志等信息，而这些信息只能在TCP分段的第一个IP包中才有。于是从第二个分段开始都不能匹配过滤规则。某些管理者将防火墙配置为仅对第一个分段进行处理。通常，一个TCP连接的第一个TCP分段被防火墙阻挡后，其他的TCP分段被认为不会产生安全性问题，因为在目的主机上由于缺少第一个分段而无法重新组装报文。然而，由于系统缺陷等原因，发送的分段可能使机器瘫痪，甚至人为精心设计的IP包可借此缺陷绕过防火墙。因此配置防火墙需要仔细分析过滤规则如何处理各种类型的分组。对分段的处理最好将系统内核编译为重新组装所有通过的分段，或在应用层另设安全机制。 
 对基于包过滤防火墙更常见的攻击是利用IP欺骗的方法。IP欺骗是指主机发送自称是另一个主机发送的包。防止IP欺骗的方法是使用源地址确认，它通过配置路由器识别路由代码实现，而不是防火墙。防火墙结合源地址确认能较好地增强系统的安全性

四 参考文献
《Red Hat Linux 9网络服务》机械工业出版社《Turbolinux 网络管理教程》《Turbolinux 系统管理教程》

参考：http://biyelunwen.yjbys.com/fanwen/jisuanji/368996_3.html